Implantação de usina piloto por meio de

integração da fonte de geração termosolar

ao complexo de energias renováveis da

UHE Porto Primavera

Concentração da radiação solar

• Porque a concentração do sol para geração de calor?

– A energia solar tem baixa densidade

– Um coletor solar plano chega ao máximo em cerca de 100°C

– Algumas aplicações industriais utilizam temperaturas mais altas

Ciclo Rankine 300°C a 600°C

Ciclo Brayton 800°C a 1000°C

Processos industriais

até 250°C

Recuperação de petróleo

300°C

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Conversão da energia solar em térmica-elétrica

• Da luz solar ao calor de processo e à termoeletricidade

• Versatilidade do CSP: energia absorvida do sol (em forma de calor) pode ser utilizada para:

– Geração de eletricidade

– Cogeração

– Dessalinização de água

– Tratamento de esgoto

– Suprimento de calor de processos industriais

– Recuperação avançada de petróleo

SOL – concentração da irradiação

Foco na superfície

absorvedora

Aquecimento de fluido de

transferência de calor

Geração de vapor

Processos industriais

Termoeletricidade

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• P&D ANEEL nº19/2015 – “Desenvolvimento de Tecnologia Nacional de Geração Heliotérmica de Energia Elétrica”

– Empresas

• Proponente: Companhia Energética de São Paulo (CESP)

• Executoras:

– Lactec

– RTB Holding Energia

– Eudora Energia

–MFAP

–MRTS

• Duração: 48 meses

• Produto

– Planta piloto de concentradores cilindro parabólicos de 0,5 MWe (ou 4,1 MWt)

» Esta planta será integrada à Usina Porto Primavera e vai operar em conjunto com tecnologias de geração que já existem no local: energia eólica, fotovoltaica (flutuante, em solo com tracking, em solo fixo) e a hidrelétrica.

Resumo do projeto

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Geração hidrelétrica (1540 MW)

Geração eólica (0,2 MW)

Geração fotovoltaica (0,65 MW)

Geração de energia heliotérmica (0,5MWe ou 4,1MWt)

Infraestrutura da usina hidrelétrica Porto Primavera

Planta Termosolar

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• Implementar uma usina heliotérmica com cilindros parabólicos, avaliando quais os seus componentes são passíveis de nacionalização

• Desenvolver sistema e metodologia para acompanhar o desempenho da usina heliotérmica e avaliar a viabilidade técnico-econômica

• Adquirir conhecimentos sobre a complementariedade energética desta usina com as fontes eólica, fotovoltaica e hidrelétrica

• Descrever os locais mais apropriados para usar a tecnologia desenvolvida em diferentes regiões do Brasil

• Desenvolver um roadmap para aplicações em larga escala e determinar modelos comerciais

Objetivos do projeto

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• Usina termosolar de 0,5 MWe

• Nacionalização de equipamentos

• Manual de operação, montagem e manutenção da usina heliotérmica / Treinamento da equipe da concessionária

• Estudos de operação, manobra e automação da planta piloto termossolar

• Aplicativo de análise de complementaridade energética entre as fontes

• Qualificação profissional

02 Doutorados USP

02 Mestrados Profissionais em desenvolvimento tecnológico

Publicação dos resultados dos projetos em revistas e congressos relevantes do setor elétrico e da comunidade científica

• Roadmap para inserção da tecnologia em larga escala no contexto nacional

• Edição de um Livro sobre energia heliotérmica com dados do projeto

Resultados

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Lactec

• Estudos Elétricos

• Automação

• Meio ambiente e Georreferenciamento

• Planejamento

• Coordenação

MFAP

• Gerenciamento e suporte técnico, administrativo e documental

• Controle e monitoramento

RTB e Eudora

• Projeto e Engenharia

• Construção

• Comissionamento

• Expertise em energia Solar

MRTS

• Modelagem integrada das fontes renováveis

• Modelo ecnonômico-financeiro

• Estudos energéticos

• Arranjos comerciais e regulatórios

CESP

• Gerenciamento do projeto

• Prestação de O&M e estrutura de engenharia

• Análise de projeto e produto

Matriz de competência dos executores

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Localização e condições climáticas

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Características técnicas gerais

CARACTERÍSTICAS DO PROJETO

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CARACTERÍSTICAS DO PROJETO

Concepção do Sistema de Armazenamento Térmico

• Armazenamento em um único tanque (Thermocline)

• Capacidade de armazenamento = 3,1 MWth (1 hora)

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Prioridade no final tarde – sem nuvens

Modos Operacionais Previstos - exemplo

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Modelo de Simulação Individualizada da Operação Ótima de Usina Hidrelétrica associada com outras fontes de geração (Termosolar, Solar Fotovoltaica e Eólica).

Exemplos de interfaces

do Modelo

Ferramental robusto de otimização (linear e não-

linear, processado em servidor exclusivo).

O modelo permite a definição de quais usinas

deseja-se simular na cascata e com quais

associações.

Capaz de realizar simulações, dentre outras, para

aferir os efeitos da associação de uma Usina

Termosolar acoplada a uma UHE.

Por exemplo, considerando Patamares Ponta/Fora-

Ponta é possível simular os rebatimentos na Carga

Crítica, Potência Crítica, Geração Média e

Geração Média na Ponta.

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Exemplo: Resultados do Modelo de Simulação (módulo de otimização não-linear) para

UHE Emborcação

UHE Emborcação com possibilidade de associação local com usinas: Eólica, Solar (PV) ou

Termosolar (com armazenamento).

Potência de 100 MW das usinas (Totalizando Potência total UHE + usinas de 1.292 MW) e

restrição de 1.200/1.300 MW na subestação.

Modelo Eólica SolarTermo

SolarRestrSED Potência

Carga

Crítica

Potência

Crítica

Geração

Total

Média

Geração

Média

Ponta

GHD

Média

GHDP

média

GSOL

Média

GSOLP

Média

GEOL

Média

GEOLP

Média

Carga

Crítica

Potência

Crítica

Geração

Total

Média

Geração

Média

Ponta

Não Linear - - - 1.200 1.192 533,0 761,4 564,4 774,1 564,4 774,1 - - - - - - - -

Não Linear 100 - - 1.200 1.292 551,0 787,2 583,9 800,6 564,7 776,1 - - 19,2 24,5 18,1 25,8 19,5 26,5

Não Linear - 100 - 1.200 1.292 558,5 797,8 591,1 810,3 564,0 796,6 27,1 13,7 - - 25,5 36,4 26,7 36,2

Não Linear - - 100 1.200 1.292 562,5 803,6 592,2 860,5 565,1 570,4 27,1 13,7 - - 29,5 42,2 27,8 86,5

Não Linear 100 - - 1.300 1.292 551,0 787,2 583,9 801,2 564,7 776,7 - - 19,2 24,5 18,1 25,8 19,5 27,1

Não Linear - 100 - 1.300 1.292 558,5 797,8 591,1 808,9 564,1 795,2 27,1 13,7 - - 25,5 36,4 26,7 34,9

Não Linear - - 100 1.300 1.292 562,5 803,6 592,2 862,2 565,1 571,3 27,1 13,7 - - 29,5 42,2 27,8 88,2

.

A

B

A Carga Crítica, Potência Crítica, Geração Média e Geração Média na Ponta aumentam

significativamente com a associação da Termosolar.

B Os resultados são ainda melhores na geração média da ponta quando altera-se o limite da subestação

(superior a potência do conjunto.

Modelo Não Linear Resultados Variação

Modelo de Simulação Individualizada da Operação Ótima de Usina Hidrelétrica associada com outras fontes de geração (Termosolar, Solar Fotovoltaica e Eólica).

A usina Termosolar tem a capacidade de armazenar energia durante o dia, transferindo parte desta energia do

patamar Fora Ponta para o Patamar de Ponta. A quantidade a ser transferida é uma variável de decisão do

modelo.

18/04/2018 14/19

• Início: Jan. 2017 (Mês 1)

- Engenharia básica e detalhada

- Construção

Terraplanagem e nivelamento terreno

Ferragens para as bases civis do campo solar

Terraplanagem e nivelamento terreno

Vista geral do local de instalação da planta termosolar

Status da Implantação

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• Início: Jan. 2017 (Mês 1)

- Engenharia básica e detalhada

- Construção

Status da Implantação

18/04/2018 16/19

• Tratativas ambientais

• Levantamento topográfico

• Estudo de sondagem do solo

• Projeto básico

• Terraplanagem

• Determinação da cadeia de suprimentos e aquisição (fornecedores)

• Projeto executivo e estudos complementares

• Instalação do canteiro de obras

• Obras civis

• Montagem

• Comissionamento

• Treinamentos da operação

Status da Implantação

Legenda das atividades:

Realizado

Em execução

Não inicializado

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Calor de processo de uma planta do porte da CESP

• Possíveis aplicações para calor de processo de:

– 4,1MWt + armazenamento de 3MWht

– Produção de vapor: 4000 kg/h @ 320°C 23 bar

– Vapor superaquecido: para processos de movimento e acionamento

• Outros tipos de aplicações

• Indústria alimentar: padarias industriais, matadouros, fabricação de comida processada, bebidas, produtos derivados do leite

• Indústria têxtil: secadores giratórios, tinturarias, laminação e tecelagem

• Indústria química: reatores e armazenamento

• Farmacêuticas: fabricação de medicamentos, vacinas, vapor estéril

• Papel / Impressão: rolos de secagem, secagem de impressão

• Indústrias de açúcar e álcool: processos e cogeração

• Indústria do cimento, petróleo, madeira, automóveis

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Obrigada!

www.institutoslactec.org.br

www.cesp.com.br

www.rtbindustrial.com.br

www.mfap.com.br

www.mrtsconsultoria.com www.eudoraenergia.com.br

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